国仪量子电镜在 MEMS 加速度计悬臂梁应力观测的应用报告

一、背景介绍

在现代传感技术领域，微机电系统（MEMS）加速度计凭借其体积小、重量轻、功耗低以及高灵敏度等优势，在汽车安全系统、智能手机、航空航天等诸多领域得到广泛应用。在汽车的安全气囊触发系统中，MEMS 加速度计能够快速精准地检测车辆的加速度变化，及时触发安全气囊，保障驾乘人员安全；在智能手机里，它助力实现屏幕自动旋转、运动追踪等功能。

MEMS 加速度计的核心结构之一是悬臂梁，其性能直接关乎加速度计的测量精度与可靠性。在工作过程中，悬臂梁会因外界加速度的作用而产生应力。合适的应力分布能够确保悬臂梁准确感知加速度信号，实现精确测量。然而，若应力分布不均匀或应力过大，可能导致悬臂梁变形、断裂，进而使加速度计输出信号出现偏差，甚至完全失效。悬臂梁应力受材料特性、制造工艺以及实际使用环境中的振动、冲击等多种因素综合影响。因此，精准观测 MEMS 加速度计悬臂梁应力，对优化加速度计设计、提高产品质量、拓展其应用范围至关重要。

二、电镜应用能力

（一）微观结构成像

国仪量子 SEM3200 电镜具备高分辨率成像能力，能够清晰呈现 MEMS 加速度计悬臂梁的微观结构。可精确观察到悬臂梁表面是否存在微观裂纹、缺陷以及加工痕迹等。通过对微观结构的细致成像，为后续应力观测提供清晰的图像基础。例如，微小的裂纹可能成为应力集中点，影响悬臂梁的力学性能，清晰的成像有助于及时发现此类隐患。

（二）应力分析

借助 SEM3200 配套的电子背散射衍射（EBSD）技术，能够对悬臂梁的晶体结构进行分析，进而推断其内部应力分布情况。不同的晶体取向对应力的响应不同，通过测量晶体取向的变化，可计算出应力的大小和方向。同时，结合能谱仪（EDS），分析悬臂梁材料的成分分布，某些元素的偏析可能导致局部应力异常。精确的应力分析为评估悬臂梁的力学性能提供量化数据支持。

（三）应力与性能关联研究

SEM3200 获取的悬臂梁微观结构和应力数据，结合加速度计的实际性能测试结果，能够辅助研究应力与加速度计性能之间的关联。分析应力分布对加速度计测量精度、线性度等性能指标的影响规律。例如，发现特定区域的高应力会导致加速度计输出信号出现非线性偏差，为优化悬臂梁设计和制造工艺提供依据，以实现更高性能的加速度计。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是 MEMS 加速度计悬臂梁应力观测的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到悬臂梁微观结构的细微特征和应力相关变化。操作界面人性化，配备自动功能，大大降低了操作难度，即使经验不足的研究人员也能快速上手，高效完成观测任务。设备性能稳定可靠，长时间连续工作仍能确保检测结果的准确性与重复性。凭借这些优势，SEM3200 为 MEMS 加速度计制造企业、科研机构提供了有力的技术支撑，助力优化产品设计、提高产品质量，推动 MEMS 传感技术的发展与创新。